机械零件的失效与选材

第10章机械设计与选材本章学习要求1.了解机械零件的失效和失效的形式；2掌握选材的原则和分析方法；3.学会常用机械零件选材。本章学习重点选材的原则；陷常用陕机械运零件傅选材泉和工心艺路某线姑。势学习宁方法葵指导造选材器的动汇机：玩首次她开发胸生产统一种话新产错品、六新零英件拴或新截装置齿；纱现有千产品泳的改润进和导更新共换代伞；骗零件绞过早宗失效夸甚至般灾难情性事讯故发点生后壶，需贴改变当用材税。套第涨1句节炎机械肾零件版的失出效分茧析榴失效慨的概自念尊当零宏件由尸于某匆种原佳因丧飞失预苏定的由功能粉时，汤即它搞发生储了失概效。才①渔零件姑完全档破坏林，不挺能继搅续工扫作；绒②辈严重搅损伤遇，继观续工惭作不葱安全三；郊③谨虽能宪安全闪工作颗，但积不能隆满意倦地起芹到颠预吐期宝的作窑用。珍失效窑的形论式零件失效零件失效断裂失效变形失效表面损伤失效弹性变形失效塑性变形失效塑性断裂失效低应力脆断失效疲劳断裂失效蠕变断裂失效介质加速断裂失效磨损失效表面疲劳失效腐蚀失效苍失效突的原街因设设计加工零件失效安装使用材料材质低劣选材不当工作条件估计错误结构外型不合理计算错误焊接缺陷铸、锻造缺陷热处理缺陷冷加工缺陷过载使用安装不良操作失误维护不良摔失效丛分析竟的方个法基拆本环浩节示胳意图服役条件服役条件失效零件失效分析技术应力分析无损探伤断口分析金相分析化学分析机械性能测试失效类型磨损断裂变形力学分析应力分析失效原因装配使用工艺材料设计主要抗力指标改进设计抗力指标与内外因素关系改进工艺指标与寿命关系，提高零件失效抗力的途径实验室试验使用考验工业试验柱第持2纳节缓选材鞠的依让据和长基本楼原则殿①价从材袄料使钉用性爸能的纽角度支出发锐，选峰用的富材料筹必须咽保证治零件粪在使弓用过追程中恩具有坦良好输的工掩作能值力；都②滴根据牵材料村工艺帐性能熄的要叙求，偿必须随保证玩零件蜂便于泊加工法制造组；计③驱从经财济性魂角度总考碧虑，禽必须秘保证欲零漏件的信总成素本最丙低。琴④顿环境哨与资掌源原亡则识使用渔性能沉与选挎材研-饮-污--险首要亩原则贺使用跟性能帝主要由指零祝件在惩使用武状态锣下应淡具有瞒的力李学性袍能、凭物理涉性能苍和化畏学性抱能。圈分析野零件辆的工上作条舱件蜂首先奸应判尾断零驻件在保工作拣中所辨受载递荷的以性质头和大晶小，肥计算肢载荷兴引起战的应涌力分茅布。答i群载荷净的性诸质是览决定馅材料凳使用这性能停的主乏要巴依据舒之一凉。剖ii伍强计算这应力江是确羊定材赶料使贞用性租能的唇数量斤依据间。废考虑斜零件模的工相作环美境：的环境秧因素诸会与益零件置的力凯学状淡态综明合作热用，禾提出桥更为苍复杂寒的性朗能要艇求。己最后猎还应宏充分简考虑脱材料精的某知些特旷殊要阴求。陕受力送状况刘载荷土的类丸型（颗如静崖载、穿动载厚、循喇环载畏荷乎或单择调载泥荷等施），拣载荷包的作袜用形冷式（欺如汉拉伸组、压偿缩、议弯曲撒或扭淹转等珍），横载荷铸的丹大凡小战以及偶分布康特缸点（吸如均政布载绩荷或犯集中践载荷员）。坦环境椒状况驶温度迹（如哄低温拍、高用温、腥常温春或变道温）淘及介没质情万况（锁如有淡无腐为蚀或牙摩擦照作用雷）。巩特殊宽功能饼导电来性、佣磁性根、热址膨胀蹦性、航比重河、外且观等途。镜进行咏失效萄分析括失效绩抗力托取决凯于材猜料的悄性能访，对总零件撞主要熊失效自形式酿的分去析常诵常可艇以综换合出筹零件追所要汇求的债主要滤使用沫性能滔。戚零件俘性能塞要求诊的指换标化葱将零江件对工使用奸性能押的要拘求具稿体转毕化为塌实验躁室力篇学性畅能指洋标（绸如强漂度、棉韧性煮、塑挥性、冰硬度递等）挽；再吃根据巨工作瞒应力建、使颈用寿甜命或伸安全淡性确慎定性寸能指斗标的刺具体隔数喇值。孙选材伯与材蔑料工门艺性寿能的蹄关系伙材料拴的工蚊艺性物能主谢要包飘括冷抖加工城性能昏如冷君变贿形勿加工小和切仔削擦加工纵性能瓦，热绩加工笼性能厌如铸缎造性盲能、赏焊接并性能蹄、锻茄造性斯能和医热处驻理性筒能等掘。兰尽量增选用听工艺速简单狡的材浊料杀选材踢材质置与其案工艺忙性要动求坊各工请序工液艺之降间的汽相互扒联系省和结锻合承金属昏零件辱的加坛工工静艺路裳线图两性能辽、质旗量要鲜求不翠高的馆零件殿毛坯什─→你正火框或退托火哀─→狱切削尚加工敌─→串零件滔。义如铸搁铁或堪碳钢扁，只延要注寒意采毛用适员宜的研毛坯步制造乒方法忆，其雨工艺莫性能炊均能励满足抖要求乖。努性能御要求邻较高捉的零叼件（懒如轴瞎、齿须轮等傻）读毛坯达─→肢预先蔬热处洽理（侧正火栽、退轮火）惕─→摩粗加寻工搜─→抚最终浙热处握理睛（淬董火十暗回晃火，则固溶辽时效士，渗长碳处扮理等纯）飘─→帜精加脾工踏─→记零件敌。房金属赢零件乱用铁材典多瓶为碳奶钢氏、合巴金钢颗、高纷强铝民合金冰等，脏其中沃有些楚材料宴的加琴工性叙能存蜜在问洒题，叨因此简选材病时应间注意公对其挺工艺内性能婶的分存析。速性能猫和质细量要泰求极狗高的衡零件板（如粱精密焰丝杠昂）退毛坯需─→侍预先关热处蓬理（短正火竭、退传火）争─→闻粗加挤工阴─→得最终竖热处堆理（妹淬火哭+永低温旨回火谅，固塑溶时采效或娘渗碳著）景─→蝇半精崖加工灭─→淋稳定然化处迎理（搂或氮谨化）四─→野精加探工瞧─→咸稳定别化处连理扩─→款零件夺。鹊加工尘路线正复杂南，加雷工精寄度和摘质量仆要求恋高，凉在选域材时粱应务烈必保占证材盈料的桥工艺贸性能滚。释经济弓性与镰选材表产品束成本软与性恶能的贿关系缸：央狮产品亚成本倍分析烟1.爷矿基本塞材料赖的成形本差材料蓬的价嚷格在尿产品息的总呈成本抖中占漫有较健大的诚份额扇（舌30慰~7耐0%臣）。蔑选择优更为挣廉价丢的材著料是储降低凭产品删成本负的重贩要手汉段之永一；饭提高煎材料企的利恼用程绩度，犯降低绕制造涛过程过中的拖材料萍消耗翻量（芒我国旁钢材戴利用左率平乓均蒙为天65镇%但，慢而美仆国达素到卫80畅%标）宾。稻我国泉常逃用金略属材筝料的期相对纸价格下材绒料贩相对豆价格招材野料递相对寇价格玉普通滚碳素毕结构根钢秧1谎铬不拢锈钢湿5险优质栗碳素乒结构颤钢雁1.朝3~温1.叛5浅铬镍艳不锈甲钢氧15榴合金筐结构拌钢（敏Cr清-N蚂i沟钢除隶外）兵1.锁7~浑2.奉5降灰铸黑铁维~1小.4愚铬镍酿合金伏结构斜钢（丰中合耻金钢葱）译5扭铸造欲铝合范金、翅铜合界金判8~拼10尖滚珠颗轴承此钢苍3宵普通灵黄铜泛13态~1优7疤低合惰金工须具钢叔3~柏4就锡青冬铜、渗铝青茂铜飞19侵高速亿钢草16掩~2冠0怪钛合俊金芝50佛~8妄0叹硬质翻合金读15帐0~碎20萍0距（工阴程塑宾料析）候5~市15鸭基引本材何料的尺价格把的影酬响因响素：形提炼里和制生取的艳成本近矿物友资源扬的储威量、梳开采菜成本馆、矿沉石品立位等撤材料读的提早纯、底合金界化（柴合成易）成市本肉加工寿增值并成本超供求低关系任所造云成的赶价格浙波动爆2.风左制造双成本高。家加工婆成本妥约占扫零件蓝成本两的胃30档%具左右且，生倡产批客量越钻少，扒这一苗比例哀越高久。摄总成汉本拨P=扣T+浑xN其，曲T叶为工顷具与它设备抄费用踪，玉x然代表魄每件参产品起的成近本，洒N盈为生白产批错量（所件涉/饰批）边。内产量向对制茎造成各本的栽影响播环境器与资丰源原警则铺随着何地球泼资源驴的日浴益枯月竭、抵环境霉的日成益恶因化，寻材料赏的环委境和流资源扮准则看在今堡后会况变得圣日益缘重要嫁。这帮一准派则要务求材收料在爸生产阀──历使用饮──抱废弃免的全壶过程苹中，晕对能兴源和惹资宿源的井消耗疯少，疤对生炼态环岂境影安响小融，可卖以完济全再斯生利承用或权废弃笔时完郊全降球解。丧1.石泪能源和和资旅源消话耗少杰世界备能源滚储藏主量村石油抢天然麻气拐煤盲铀团可开播采储宝量纪9煌97李0窝亿桶菜13连8桌万亿棒m毒3吐1视，证03抓9廉，蚁27稠2鸽吨掠20约0海万吨滥可开叹采年颤限服45榜.5扛年程64肝年汉21再9厘年求74蠢年驾主钢要宇产地婶及储汽量比幼例额中东乐66功.4削%尸独联领体、射中东禽70哑%谋美、则苏、低中、扶澳渔>色7蛙0%持验重要县金属谋的世挂界储吴量惠储量狱（月10沈6葛t茄）给可用惹年数欺再生呆率筹(%倡)派Fe馒痕1块×涨10劳6满10倚9诉31降.7纠容A证l案11供70我忠35题摩16融.9确陕Cu浊奸30泥8墨24舍沿40坦.9弃漂Zn塌蔬12欣3塞18只亲21庭.2载旅Mo趴座5.帐4骂36嫌肺Ag蹲怕0.私2贿14皮免41句.0伯净Cr毯奥77议5裙11查2柜Ti揉蛇14莲7固51埋冒通过眼产品顶的小污型化圾，材受料轻津量化苏，减测少材绑料住的绝红对使旱用量炉；窑通过矛零件岂的长渠寿命督化和淘再利弄用，钥减少胶材料饮的相据对使愁用量脱；宇通过狂易分袭选及屿可再议生循性环材旅料的羞利用唯，降乳低对唱天然樱资源药的依雕赖；妹选用夜能耗女低的舅材料闷及加霞工工讨艺。巩2.仰姻环境荡污染朗小府环境士准则环必将幸成为偏选材百的重摊要依根据之婚一饥，即层要求固材料换在生恢产联─武使用尊─以废弃敌的全幅过程怕中具驶有与号环境别的协葱调性赵，充辽分降栏低对季环境悔造成削的负祸荷。输采用姨能耗专少、熄污染适小的兵材料午，节烦能无仍害化鞠的生负产、暴制造伯工艺误，浸选择宪可再碎生循贝环性甲好的漆材料荡（材售质单雕纯，哭化学椒组成滤简单季，便药于提琴纯，样通用子性强桑），到降低柴废弃枝物环泄境负只荷，碑选择拣以再皇生资亚源为狂原料屡的材舅料。艘生产猪各种肢材料脖消耗搁的第能量级及碳占的排罗放量模材料皆矿物创燃料铜能耗帮排碳瓜量抬MJ纺/K惰g庭MJ意/m甜3级Kg膜/t碌Kg雀/m颤3纪木材写1.窝5~烈2.喘8惕75喷0~掠13毕90辆30绣~5允6魄15陵~2驱8老混凝林土陵2.归0丰48趣0另0伞50棍12隶0嫩钢材乐35帐26遥6,辱00追0厉70嫂0侧53皆20磨一次障铝智43亮5侨1,卖10屑0,罚00埋0牺87延00毅22什,0王00锄再关生铝耳13嗽33笋,0者00帽一定俭性能便水平稻下的径材料垃能耗米木材创混凝脑土心钢自塑料蓄铝、驰镁及问钛合反金寒E脂ρ普/锈b灵24味1井45晃10主0~邻50罢0你47量5-绣10条02济71计0-颗10负29屋E旧─惊─挪生产惭每公宫斤材才料的疮能耗翠ρ─蠢─升材料浑密度巴b今──何抗拉叫强度扑3梢．良材料他的可慈再生妥循环饼性：今混凝障土虽流能耗逮低但融几乎船不能林回收吧、降羡解；掠木材而不但岭能耗就低，葵还能赵充分申回收广，并颈可以史降解传；膨多数漆塑料衡回收杠率很甜低；钟金属厉材料战能耗未高但臂可较贩容易逐地回段收，句其中榆铝的池回收支价值责尤其观高，锈扩大攻对再农生铝鱼的利勉用，泪具有晒相当菜大的酬环境揉意义鼠。个选材优的一够般程古序呆1倍．基雅于对裙具体氏零件锣的工石作条驰件和寨失效赶形式链的分活析倾，以慨及对舍同类叔零件验现有炸状况级（所辉用材妨料、番使用蹈寿命捉、失贫效形鹿式以值及供番应情撑况）构的狠调研耽，再浆结合赖力学御计算和或试损验确惭定零拼件应走具有雄的力糕学性叫能指混标和底理化条性能紧指标贤。搂2饥．对吨若干燃备选辫材料志的性术能指歌标和久制造嚼工艺娱进行伴综合随分析腔和筛像选，楚初步鹿选定池材料坏的牌狐号、怠规格缝及制型造工唤艺。色3露．进封行实省验室警试验笔以检匠验选松用材明料是位否达狼到各匪项性援能协要求龄，并东进行洪小批桑试生筐产以糕检验瓶材料谜制造汁过程访中工夹艺性泛是否薪满足社要求果。小雀批试壶验产钓品质棒量合室格后控，选盗材方情案即断可确剂定下谱来。仍实例轰：趣解放梨牌载竞重汽薄车变掠速箱忽齿轮您性能过要